package com.bwt.graph;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;

public class Graph {
    private ArrayList<String> vertexList; // 存储顶点的集合
    private int[][] edges; // 存储图对应的邻结矩阵
    private int numOfEdges; // 表示边的数目
    private boolean[] isVisited;

    public static void main(String[] args) {
        int n = 8; //节点的个数
        //String vertices[] = {"A", "B", "C", "D", "E"};
        String vertices[] = {"1","2","3","4","5","6","7","8"};

        Graph graph = new Graph(n);
        for (String vertex : vertices) {
            graph.insertVertex(vertex);
        }
     /*   //添加边
        //A-B A-C B-C B-D  B-E
        graph.insertEdge(0, 1, 1); //A-B
        graph.insertEdge(0, 2, 1);
        graph.insertEdge(1, 2, 1);
        graph.insertEdge(1, 3, 1);
        graph.insertEdge(1, 4, 1);*/

        graph.insertEdge(0, 1, 1);
        graph.insertEdge(0, 2, 1);
        graph.insertEdge(1, 3, 1);
        graph.insertEdge(1, 4, 1);
        graph.insertEdge(3, 7, 1);
        graph.insertEdge(4, 7, 1);
        graph.insertEdge(2, 5, 1);
        graph.insertEdge(2, 6, 1);
        graph.insertEdge(5, 6, 1);

        graph.showGraph();

        System.out.println("深度遍历");
        graph.dfs(); //1->2->4->8->5->3->6->7->

        System.out.println();
        System.out.println("广度优先");
        graph.bfs(); //1->2->3->4->5->6->7->8->
    }


    //对一个节点进行广度优先遍历的方法
    private void bfs(boolean[] isVisited, int i) {
        int u; //表示队列的头结点对应的下标
        int w; //邻接结点w
        //队列, 记录结点访问的顺序
        LinkedList<Integer> queue = new LinkedList<>();
        //访问结点 输出结点信息
        System.out.print(getValueByIndex(i) + "->");
        isVisited[i] = true;
        queue.add(i);
        while (!queue.isEmpty()) {
            //取出队列的头结点下标
            u = queue.removeFirst();
            w = getFirstNeighbor(u);
            while (w != -1) {// 找到
                if (!isVisited[w]) {
                    System.out.print(getValueByIndex(w) + "->");
                    //表示已经访问
                    isVisited[w] = true;
                    queue.add(w);
                }
                //以u为前驱点找w后面的下一个邻接结点
                w = getNextNeighbor(u, w); //体现出广度优先
            }
        }
    }

    //遍历所有的结点 都进行广度优先搜索
    public void bfs() {
        isVisited = new boolean[vertexList.size()];
        for (int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]) {
                bfs(isVisited, i);
            }
        }
    }

    //深度优先遍历算法
    // i 第一次就是 0
    public void dfs(boolean[] isVisited, int i) {
        //首先访问该节点, 输出
        System.out.print(getValueByIndex(i) + "->");
        //将这个节点设置为以访问
        isVisited[i] = true;

        //查找结点i的第一个邻接结点w
        int w = getFirstNeighbor(i);
        while (w != -1) {//说明有邻接结点
            if (!isVisited[w]) {
                dfs(isVisited, w);
            }
            //如果w结点已经被访问过了
            w = getNextNeighbor(i, w);
        }
    }

    //对dfs进行一个重载 遍历我们所有的节点, 并进行dfs
    public void dfs() {
        isVisited = new boolean[vertexList.size()];
        //遍历所有的节点 进行dfs[回溯]
        for (int i = 0; i < getNumOfVertex(); i++) {
            if (!isVisited[i]) {
                dfs(isVisited, i);
            }
        }
    }

    /**
     * 得到第一个邻接节点的下标
     *
     * @param index
     * @return 如果存在就返回对应的下标 否则返回-1
     */
    public int getFirstNeighbor(int index) {
        for (int j = 0; j < vertexList.size(); j++) {
            if (edges[index][j] > 0) {
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 根据前一个邻接结点的下标来获取下一个邻接节点
     * 这个方法主要是在结点当前节点的第一个邻接节点被访问过后去回溯到下一个邻接结点继续执行操作
     *
     * @param v1 当前正在被访问的结点
     * @param v2 当前正在被访问的结点的第一个邻接结点
     * @return 返回当前正在被访问的结点的第一个邻接结点的下一个邻接结点
     */
    public int getNextNeighbor(int v1, int v2) {
        for (int j = v2 + 1; j < vertexList.size(); j++) {
            if (edges[v1][j] > 0) {
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    public Graph(int n) {
        edges = new int[n][n];
        vertexList = new ArrayList<>(n);
        numOfEdges = 0;
    }

    //返回节点的数目
    public int getNumOfVertex() {
        return vertexList.size();
    }

    //边的数目
    public int getNumOfEdges() {
        return numOfEdges;
    }

    //返回结点i(下标) 对应的数据 0->"A" 1->"B"
    public String getValueByIndex(int i) {
        return vertexList.get(i);
    }

    //返回v1 和v2的权值
    public int getWeight(int v1, int v2) {
        return edges[v1][v2];
    }

    //显示图对应的矩阵
    public void showGraph() {
        for (int[] link : edges) {
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }
    }

    //插入结点
    public void insertVertex(String vertex) {
        vertexList.add(vertex);
    }

    /**
     * 添加边
     *
     * @param v1     表示点的下标, 即是第几个顶点 "A" - "B"  A -> 0 B -> 1
     * @param v2     第二个顶点对应的下标
     * @param weight 矩阵中表示有关联的值
     */
    public void insertEdge(int v1, int v2, int weight) {
        edges[v1][v2] = weight;
        edges[v2][v1] = weight;
        numOfEdges++;
    }
}
